《Journal of Bioscience and Bioengineering》:Solid-state fermentation of corn gluten meal with Aspergillus oryzae 6002 enhances amino acid and dipeptide accumulation while retaining high protein content
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固态发酵技术通过接种Aspergillus oryzae 6002对玉米麸质 meal(CGM)进行生物转化,72小时后总氨基酸含量达247.76 μmol/g,显著增加游离天冬氨酸、谷氨酸及γ-氨基丁酸(48小时达18.38 μmol/g),并积累78种二肽。发酵后CGM仍保留65%原始蛋白含量,兼具高蛋白与功能性成分特性。
原忠(Tadashi Hara)、Jirayu Jitpakdee、Fukano Natsumi、Miyake Tsuyoshi、Ito Kazunari、Tanino Yuka、Takeuchi Hayato、Yamashita Hideyuki、Nitoda Teruhiko、Kanzaki Hiroshi
日本冈山大学环境、生命、自然科学及技术研究生院,地址:冈山市北区津岛中1-1-1,邮编700-8530
玉米麸质粉(CGM)是玉米淀粉生产过程中产生的富含蛋白质的副产品,主要用作动物饲料。在这项研究中,我们旨在通过使用Aspergillus oryzae 6002进行固态发酵(SSF),在保持其高蛋白特性的同时提升CGM的价值,从而生产出CGM koji。在Aspergillus介导的SSF过程中,总氨基酸含量显著增加,在72小时时达到247.76 ± 0.60 μmol/g干koji。值得注意的是,游离的Asp和Glu含量大幅增加,尽管这些氨基酸在CGM的主要储存蛋白——玉米醇溶蛋白(zeins)中几乎不存在。此外,γ-氨基丁酸(GABA)在48小时时积累至18.38 ± 0.13 μmol/g干koji。这些结果表明,SSF促进了蛋白质的生物转化和代谢转化,生成了功能性化合物,尤其是GABA的含量与富含GABA的植物基产品相当,同时还产生了具有风味活性的化合物,如与鲜味相关的Glu和Asp。发酵过程中共积累了78种二肽,总二肽含量在24小时时达到49.3 μmol Ala–Ala当量/g干koji。据报道,其中一些二肽具有生物活性。尽管在SSF过程中发生了蛋白质水解,但约65%的初始蛋白质含量得以保留,表明CGMkoji仍保持了其高蛋白特性。总体而言,这些发现表明,使用A. oryzae 6002对CGM进行SSF可以生产出一种新型材料,该材料不仅保留了高蛋白含量,还积累了功能性氨基酸和二肽,凸显了其作为增值功能性材料的潜力。
章节摘录
化学品和试剂
实验中使用的商业CGM购自Oji Cornstarch Co., Ltd.(日本东京)。玉米醇溶蛋白从Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.(日本东京)购买。B型和AN型(高范围)氨基酸混合标准溶液由Fujifilm Wako Pure Chemical Corporation(日本大阪)提供。HPLC级别的甲醇(MeOH)和水从Merck(德国达姆施塔特)获得。其他所有试剂均为分析级,并从商业供应商处采购。
CGM上koji霉菌的生长
koji霉菌能够在CGM上生长。在Aspergillus-介导的SSF过程中,水分含量在96小时内逐渐从58.6%降至22.4%(表S1)。CGMkoji的菌丝含量逐渐增加,在48小时时达到约8倍的水平,之后保持相对稳定(图1B和表S2)。在SSF过程中,观察到CGMkoji中koji霉菌的生长以及颜色变化(图1A)。此外,细胞外酶的活性也有所变化CRediT作者贡献声明
原忠(Tadashi Hara):撰写初稿、数据可视化、结果验证、资源协调、项目管理、方法设计、实验设计、资金申请、数据分析、数据整理、概念构思。Jirayu Jitpakdee:撰写初稿、数据可视化、结果验证、软件应用、项目管理、方法设计、实验设计、数据分析、数据整理、概念构思。Fukano Natsumi:资源协调。Miyake Tsuyoshi:资源协调、方法设计。Ito Kazunari:撰写与编辑
致谢
本研究得到了T.H.通过Startup Supporting Program(资助机构:Bio-oriented Technology Research Advancement Institution(BRAIN)的支持(资助编号:JPJ010717)。我们感谢Human Metabolome Technologies(HMT)进行二肽分析的帮助。同时感谢Shimadzu公司的Yamaguchi Kumiko女士和Nishikaze Takashi博士使用MALDI-TOF MS进行蛋白质分子量分析。我们也感谢Uchida Emi女士在比色分析方面的协助。